(relative) Orientierung

Inhalte
 Bildflug
– Bildflugplanung
– Navigation (Einsatzmöglichkeiten von GPS und
Inertialsystemen)
 Zweibildauswertung
– Grundlagen
– Stereoskopisches Sehen und Messen
– Stereoauswertesysteme
– Orientierungsverfahren in der
Stereoauswertung
HS BO – Lab. für Photogrammetrie:
Orientierungsverfahren in der Stereoauswertung 1
Zweibildauswertung
Orientierungsverfahren in der
Stereoauswertung
HS BO – Lab. für Photogrammetrie:
Orientierungsverfahren in der Stereoauswertung 2
Zweibild- (Stereo-) Auswertung
Zielsetzung:
Rekonstruktion des photographierten Objekts aus zwei
Aufnahmen.
Lösungen:
Getrennte
Bilder
Orientierung
der
Gemeinsame Orientierung der
Bilder (einstufig)
Gemeinsame Orientierung der
Bilder (zweistufig)
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Orientierungsverfahren in der Stereoauswertung 3
Zweibild- (Stereo-) Auswertung
Getrennte Orientierung:
 Die Parameter der Äußeren Orientierung werden über
das Verfahren des räumlichen Rückwärtsschnitts
rechnerisch bestimmt.
 Voraussetzung ist, dass in jedem Bild mindestens 3
Vollpaßpunkte (X,Y,Z) bekannt sind.
 Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die
Information „der sich schneidenden homologen
Bildstrahlen“ nicht genutzt wird.
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Orientierungsverfahren in der Stereoauswertung 4
Zweibild- (Stereo-) Auswertung
Gemeinsame Orientierung der Bilder (einstufig):
 Die Bildorientierung erfolgt im Rahmen
einer Bündelblockausgleichung.
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Orientierungsverfahren in der Stereoauswertung 5
Zweibild- (Stereo-) Auswertung
Gemeinsame Orientierung der Bilder (zweistufig):
 Das zweistufige Orientierungsverfahren,
bestehend aus den Elementen der
relativen und absoluten Orientierung, ist
eine in der Praxis (der analytischen
Systeme) noch gängige Orientierungsform.
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Orientierungsverfahren in der Stereoauswertung 6
Orientierung
Gegenseitige (relative) Orientierung:
 Beschreibt die räumliche Lage zweier Bilder
zueinander.
 Die Bilder verfügen über gemeinsame Bildbereiche
und bilden ein „photogrammetrisches Modell“.
Absolute Orientierung:
 Wird auch als „Räumliche Helmerttransformation“
bezeichnet.
 Beschreibt die notwendigen Transformationen, um ein
photogrammetrisches Modell in ein übergeordnetes
Koordinatensystem zu überführen.
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Relative Orientierung
Beschreibung der räumlichen Lage zweier Bilder zueinander.
P
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Relative Orientierung
Parameterdefinition
P
y’
O
ϕ
b
1
c
b
x’
z’
c
O
-
b
b
x
2
z
y
ω
κ
Kamerakonstante
b (bx by bz) -
Basis(-komponenten)
x’ y’ z’
-
Bildkoordinatensystem (linkes Bild)
ωϕκ
-
Drehwinkel
O1 O2
-
Projektionszentren
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Relative Orientierung
Komplanaritätsbedingung (allgemeine Schnittbedingung)
P
O
1
O
2
Bildvektoren und Basis spannen eine Ebene auf.
alternativ:
Projektionszentren und Objektpunkt liegen in einer Ebene.
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Komplanaritätsbedingung
Mathematische Definition über das Spatprodukt:
b   u ,   u , , 
 

 x 

  ,   ,, 
b y  ×  v  •  v  = 0
 


 
 b   w,   w, , 
 

 z  
 

mit:
bx by
u’
bz
v’ w’
u’’ v’’ w’’
- Basiskomponenten
- Komponenten des linken Bildvektors
- Komponenten des rechten Bildvektors
wobei: …
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Komplanaritätsbedingung
wobei:
 u" 




 v"  = D



 w"


ω",ϕ",κ
 x" 





" ∗  y" 


− c 


(linker Bildvektor analog)
daraus folgt für die Determinate:
bx
by
bz
u,
u"
v,
v"
w, = 0
w"
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Orientierungsverfahren in der Stereoauswertung 12
Relative Orientierung
Die relative Orientierung weist 5 Unbekannte auf, d. h. sie
kann über 5 Modellpunkte erreicht werden.
Anzahl der Modellpunkte > 5:
⇒ Redundanz in der Anzahl der Beobachtungen
⇒ Ausgleichung (nach vermittelnden Beobachtungen)
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Relative Orientierung
p
O1
y
O
2
y-Parallaxen als Folge windschief im R3 verlaufender Bildvektoren.
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Absolute Orientierung
Einpassung des Modells in ein übergeordnetes
Koordinatensystem.
P
Z
y
ϕ
x
ω
κ
z
Z0
Y
X0
Y0
X
HS BO – Lab. für Photogrammetrie:
VPP
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Absolute Orientierung
x
X  X 
 i
 i  0
 Yi  =  Y0  + µ * D(ω , ϕ , κ ) ∗  yi

Z  Z 
 z i
 i  0





mit:
xi
yi
Xi Yi
zi
Zi
- Koordinaten im Modellsystem
- Koordinaten im Objektsystem
X0 Y0 Z0
- Translationen
µ
- Maßstabsfaktor
D(ω, ϕ, κ)
- räumliche Drehmatrix
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Relative Orientierung an
analytischen Auswertegeräten
 Auf der Basis von > 5 gut verteilten Punkten (GruberPunkte), und somit im ganzen Modell, werden
homologe Punkte gemessen (die y-Parallaxen
beseitigt).
z
b
O1
y
O2
3
4
a
2
1
x
a
5
HS BO – Lab. für Photogrammetrie:
6
Orientierungsverfahren in der Stereoauswertung 17
Relative Orientierung an
analytischen Auswertegeräten
Begriff der Parallaxe
P2
P1
P2
P1
b
b
x-Parallaxe
x-Parallaxe nach Beseitigung der yParallaxe im relativ orientierten
Modell.
HS BO – Lab. für Photogrammetrie:
y-Parallaxe
y-Parallaxe nach Beseitigung der xParallaxe im nicht relativ orientierten
Modell.
Orientierungsverfahren in der Stereoauswertung 18
Relative Orientierung an
analytischen Auswertegeräten
Innere Orientierung:
 Rahmenmarken werden im
Komparatormodus programmgesteuert
angefahren.
 Ihre Sollwerte sowie die sonstigen Innere
Orientierungs-Parameter sind im System
gespeichert.
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Orientierungsverfahren in der Stereoauswertung 19
Relative Orientierung an
analytischen Auswertegeräten
Gegenseitige Orientierung:
 Automatisches Anfahren von 6
Orientierungspunkten in „Gruber“-Lage.
 Beseitigung der Parallaxen an geeigne-ten
Objektpunkten. Es können zusätz-liche Punkte
für das Orientierungsver-fahren genutzt werden.
 Berechnung der Orientierungsparam-eter,
Umschalten in den Modellmodus.
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Orientierungsverfahren in der Stereoauswertung 20
Relative Orientierung an
analytischen Auswertegeräten
Absolute Orientierung:
 Eingabe der Passpunktkoordinaten in den
Punktnummernspeicher.
 Anfahren der für die Orientierung
notwendigen Passpunkte und registrieren
ihrer Modellkoordinaten.
 Berechnung der Orientierungsparameter das Modell ist jetzt absolut orientiert.
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Orientierungsverfahren in der Stereoauswertung 21

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